Юпитер FM - Какие практичные и недорогие способы любительского обнаружения сигналов от Юпитера, особенно прохождения его спутников?

@Arne прав в своем ответе о двух вещах: наиболее подходящая частота для любительского радио Юпитера составляет 20,1 МГц и что это длина волны 15 метров. Однако на самом деле антенна может иметь половину длины волны, и радиоастрономы-любители добились хороших результатов, слушая все виды звуков Юпитера, в том числе обнаруживая покрытия его многочисленных спутников, поскольку они вызывают изменение частоты из-за доплеровского сдвига при прохождении перед это, усиление из-за эха собственной радиоволновой сигнатуры Юпитера, когда он находится близко к нему с точки зрения наблюдателя, и другие эффекты, вызывающие изменения частоты и амплитуды радиоволн с помощью простой двойной дипольной решетки, которая может выглядеть примерно так:

        ^{Двойная дипольная антенна Jove. Диполи подвешены между мачтами из ПВХ. Сигналы с диполей поступают на сумматор мощности, а
        затем на приемник. Источник: Любительские радиоастрономические проекты - Радиосигналы Юпитера (PDF)}

Теперь эта двойная дипольная антенна представляет собой более или менее простой двухкомпонентный примерно половину длины волны коаксиального кабеля, лишенный изоляции на концах диполя и проложенный диполями параллельно друг другу на расстоянии примерно 6,1 метра (20 футов) друг от друга, подвешенный на мачтах из ПВХ. . Это вполне приемлемо практически для любого радиоастронома-любителя как по площади, так и по цене необходимых деталей. Есть также способы помочь себе с антенной намного меньшего размера, о которой я упомяну чуть позже. Давайте сначала проясним обсуждение частотного диапазона с помощью этой действительно информативной цитаты с веб-страницы Radio Receiver for Jupiter (на основе проекта NASA Radio JOVE ):

Пик сигналов Юпитера приходится на частоту около 10 МГц. Тем не менее, эта частота не очень подходит, так как она очень близка к границе ионосферы. Наиболее подходящие частоты находятся в диапазоне от 18 до 22 МГц, так как шансы получить излучение больше. На практике распространены частоты 18,7 МГц, 20,1 МГц, 22,3 МГц. Частоты выше 30 МГц не подходят из-за меньшей прочности. Для этого проекта используется частота 20,1 МГц, так как вероятность получения излучения высока. Таким образом, весь приемник рассчитан на рабочую частоту 20,1 МГц.

Антенна, конечно, лишь часть истории. Второе, что необходимо, это ресивер. НАСА спонсирует проект Radio JOVE с руководством по сборке примерно 100 электронных компонентов и аппаратных средств на сумму RJ1.1 Receiver ( Radio Jove 1.1 Receiver ), которое можно почти полностью собрать из деталей, заказанных в Radio Shack (в нем даже есть номера деталей RS). ). Я добавлю фотографию и несколько других ссылок, и тогда вам придется быть самим собой:

   ^{Передняя панель приемника Radio Jove, собранная самостоятельно, с двумя поворотными ручками для регулировки громкости и настройки. Источник: Обсерватория KB0LQJ .}

Некоторые релевантные ссылки для создания Radio Jove (или Jupiter FM, если хотите, это будет ваш собственный приемник, так что назовите его как хотите), начиная с уже упомянутых:

• Любительские радиоастрономические проекты - Радиосигналы с Юпитера (PDF)

  Десять лет назад группа (в основном) выпускников Университета Флориды, работающих в НАСА, задумала просветительскую программу, известную как Radio Jove. Идея заключалась в том, чтобы построить недорогой радиотелескоп, пригодный для обнаружения сигналов Юпитера. Приемник Jove (рис. 2) представляет собой простую конструкцию прямого преобразования, работающую в диапазоне нескольких сотен килогерц с центральной частотой 20,1 МГц.

• Проект NASA Radio JOVE (PDF)

  Сайт в настоящее время недоступен из-за закрытия правительства США, поэтому вот кешированная версия Google , которая, к сожалению, не содержит изображений в документе .

• Обсерватория KB0LQJ Любительская радиоастрономия — наблюдения Radio Jove

  Для своей домашней обсерватории я начал с приемника Radio Jove из проекта НАСА Radio Jove. Это был довольно простой в сборке комплект с отличными указаниями не только для приемника, но и для настройки и установки антенны. К сожалению, у меня нет достаточно места, чтобы поставить фазированную антенную решетку. Кроме того, я граничу с линиями электропередач с северной и южной сторон моей собственности. Кроме того, поскольку я нахожусь в городской местности, я знал, что услышу много шума. Не беспокоиться. Солнечные наблюдения также весьма интересны, и, поскольку Солнце является таким хорошим источником сигнала (особенно в этом году), я выбрал антенну на чердаке.

• Радиоприемник для Юпитера

  Этот веб-сайт содержит технические детали антенны и приемника, используемых для приема естественных радиоизлучений Юпитера на частоте 20,1 МГц. Антенна и приемник, обсуждаемые на этом сайте, основаны на конструкции, предложенной NASA Radio Jove Program. Естественные радиоизлучения Юпитера или Солнца обнаруживаются с помощью двойной дипольной решетки в качестве антенны и чувствительного приемника. ВЧ-напряжение, возникающее на клеммах антенны, усиливается ВЧ-усилителем и преобразуется в звуковые частоты с помощью микшера. Сгенерированный таким образом звуковой сигнал записывается на ПК через звуковую карту в формате wav. Также доступно программное обеспечение для записи ленточных диаграмм для создания ленточной диаграммы данных, поступающих через звуковую карту.

Таким образом, действительно существует множество способов собрать собственную антенну и приемник из доступных и легкодоступных электронных компонентов, и некоторые из этих веб-сайтов, перечисленных выше, помогут вам в процессе самостоятельной сборки, даже предоставив некоторые хитрости, как сделать это проще. как, например, сборка меньшей внутренней антенной решетки.

Теперь еще одна вещь, о которой упоминают все эти веб-сайты, — это также использование различного программного обеспечения для ПК, которое позволяет вам анализировать через звуковую карту компьютера звуки радио Юпитера, но, поскольку существует множество различных и бесплатных решений, включая собственное решение НАСА, которое работает на ПК с Windows, я позволит вам обнаружить их самостоятельно. Вот одна страница со множеством ссылок, чтобы вы могли начать. Если вы разбираетесь в компьютерах, вы можете даже написать собственное программное обеспечение для этой цели, в конце концов, это Stack Exchange.

А если кому интересно, на что способны такие самодельные радиоприемники и антенны, то вот ссылка на сборник различных юпитерианских звуков в радиодиапазонах на Astrosurf.com , и еще один как сборник исключительно любительских радиоастрономических звуков Юпитер и его спутники (прокрутите немного вниз до списка записей). А вот краткое описание различных типов звуков, которые можно услышать:

• Хор (источник цитаты: Факультет физики и астрономии Университета Айовы )

  Хор состоит из кратких тонов с повышающейся частотой, которые звучат как хор птиц, поющих на восходе солнца, отсюда и название «хор» или «хор рассвета». Хор на Земле генерируется электронами в земных радиационных поясах Ван Аллена. После генерации волны хоруса влияют на движение электронов посредством процесса, называемого взаимодействием волны и частицы. Взаимодействия волн и частиц нарушают траектории электронов радиационного пояса и заставляют электроны попадать в верхние слои атмосферы.

• Декаметровые шумовые бури (источник цитаты: Radio-Jupiter Central на RadioSky.com )

  Выбросы, которые мы слышим, часто называют декаметровыми шумовыми бурями, потому что длина волн достигает десятков метров. Ладно, Юпитер можно услышать от 15 до 38 МГц, но какие оптимальные частоты? По общему мнению, диапазон частот от 18 МГц до 28 МГц является хорошим местом для прослушивания. Хорошим правилом было бы выбрать самую низкую частоту в этом диапазоне, которой не мешает ионосферная рефракция.

• Вистлеры (цитата и источник изображения: Википедия ):

  Свист представляет собой очень низкочастотную или ОНЧ электромагнитную (радио) волну, генерируемую молнией. 1 Частоты наземных свистов составляют от 1 кГц до 30 кГц с максимальной амплитудой обычно от 3 кГц до 5 кГц. Хотя это электромагнитные волны, они возникают на звуковых частотах и ​​могут быть преобразованы в звук с помощью подходящего приемника. Они производятся ударами молнии (в основном внутриоблачными и обратными), когда импульс распространяется вдоль силовых линий магнитного поля Земли из одного полушария в другое.
  
  

• Авроральные радиоизлучения (источник цитаты: Википедия )

  Радиоизлучение полярных сияний от планет-гигантов с источниками плазмы, таких как вулканическая луна Юпитера Ио, может быть обнаружено с помощью радиотелескопов.

И так далее. Последние два в списке, вероятно, немного натянуты для астрономов-любителей, со средним частотным диапазоном радиоизлучения полярных сияний от 100 до 500 кГц и отсечкой вистлеров обычно около 30 кГц, и оба требуют слишком больших антенн, но я бы не стал. Я не спорю, что это возможно и с антеннами меньшего размера, хотя отсечки частоты носовой части могут помешать идентификации реальных слуховых событий. Но есть много других звуков, которые можно услышать как с Юпитера, так и с его множества спутников, в основном больших и близких.

Удачной настройки на свой Юпитер FM и удачной охоты на редкие радиочастотные события!

В гостиной StarGazers была статья о радиокомплекте для радиоастрономии Юпитера. Эта же статья также размещена на Radio Group of BritAstro .

Кажется, что 20,1 МГц — подходящая частота для любителей, наблюдающих за Юпитером. Я далек от того, чтобы быть экспертом в области радиоастрономии, но для небольшого источника, такого как Юпитер, я бы предположил, что вам нужна большая параболическая антенна (для усиления и направленности антенны) и подходящая фидерная антенна, подходящая для 20,1 МГц. Вам, вероятно, также понадобится моторизованное крепление для антенны, чтобы отслеживать движение Юпитера по небу.

Я опубликую дополнительную информацию после того, как спрошу у друга, который является экспертом в области проектирования антенн, какая конфигурация может быть подходящей.

Редактировать: Хорошо, информация есть. О параболической тарелке не может быть и речи - 20 МГц соответствует длине волны около 15 м. А блюда должны быть кратны длине волны. Таким образом, мы могли бы использовать дипольную антенну, но она не очень направленная. Кроме того, диполь должен быть довольно большим для хорошего усиления. Чтобы сделать его направленным, вам понадобится массив управляемых дипольных антенн.

Резюме: я думаю, что это нереально сделать в любительском масштабе. Конечно, я рад оказаться неправым!

Есть сообщения, в которых упоминается, что это нецелесообразно для любителей из-за требуемого размера антенны (как правило) в сочетании с необходимостью «направить ее» в правильном направлении.

Один из ответов на этот вопрос: если вы можете просто направить статическую антенную конструкцию к небу (передние стержни, поддерживающие самый передний элемент, выше, чем самые настоящие опорные стержни, поддерживающие его, тем самым направляя луч в сторону космоса), то вы просто позволяете Земля будет двигателем вашей антенны. Волнение приходит от ожидания точного момента, когда Юпитер естественным образом пройдет через ваше окно возможностей. Это чудесно осуществимый метод направления огромных проволочных антенн в космос для получения довольно низкочастотных сигналов всех видов.

Что касается «никогда не знать, является ли это просто земным сигналом», то, во-первых, сигналы человека не являются такими супер-сверхширокополосными. Параметры приемника должны быть установлены до наведения на Юпитер, и результаты должны быть сравнены до и после. Плюс есть всякие другие тесты и идентификационные факторы. При наличии достаточного количества ноу-хау, которое является свободной и нетрудной его стороной, можно исключить человека и постороннее вмешательство природы.

Как минимум, вам понадобится остронаправленная антенна, соответствующая рассматриваемым частотам (я не знаю, какие они). Радио также должно быть способно обнаруживать частоты, на которых вы ожидаете услышать сигналы.